DE1215010B - Lenkgetriebe fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B62d

Deutsche Kl.: 63 c-47

Nummer: 1215 010

Aktenzeichen: F 3414911/63 c

Anmeldetag: 13. Juni 1961

Auslegetag: 21. April 1966

Die Erfindung bezieht sich auf Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit verzahnten Kraftübertragungsgliedern. Diese Lenkgetriebe können als Zahnstangen-Ritzel-Getriebe oder Planetengetriebe ausgebildet sein.

Um die Massenherstellung von Zahnrädern wirtschaftlich zu gestalten, müssen in bestimmten Grenzen Toleranzen zugelassen werden. Diese Toleranzen führen im Zahnradgetriebe zu einem Spiel, das beispielsweise im Lenkmechanismus für Kraftfahrzeuge zu unerwünschten Lenkungscharakteristiken führt. Von einem guten Lenkmechanismus wird verlangt, daß der Ausschlag der gelenkten Räder genau den Ausschlägen des Lenkrades folgt. Der tote Gang des Lenkrades muß auf ein Minimum reduziert sein. Diese Forderung an das Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeuges muß besonders bei Geradeausfahrt und bei nur geringen Lenkausschlägen erfüllt werden, da ein unerwünscht großes Spiel, besonders bei hohen Geschwindigkeiten, sehr leicht zu Unfällen führen kann.

Spiel im Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeuges ergibt weiterhin den Nachteil, daß die von der Fahrbahn herrührenden Stöße und Schwingungen sich am Lenkrad stärker bemerkbar machen und so zu einer vorzeitigen Ermüdung des Fahrers beitragen. Unter diesen Umständen ist es schwieriger, das Fahrzeug unter Kontrolle zu halten.

Um diese Nachteile des Spiels in Lenkgetrieben zu beseitigen, ist es bekannt, z. B. bei Zahnstangen-Ritzel-Getrieben das Ritzel auf einen schwenkbaren Exzenter drehbar zu lagern, so daß der Abstand des Mittelpunktes des Ritzels zur Zahnstange von Zeit zu Zeit nachgestellt werden kann.

Bei einer weiteren bekannten Einrichtung zur Vermeidung von Spiel in Lenkgetrieben wird das Ritzel in metallischen Lagern gelagert, die wieder unter Zwischenschalten von elastischen Büchsen in einen schwenkbaren Exzenter angeordnet sind, der im Lenkgetriebegehäuse verstellbar ist. Diese Einrichtung kann in gleicher Weise wie die vorhergehend erwähnte von Zeit zu Zeit nachgestellt werden, um durch Abnutzung auftretendes Spiel auszugleichen.

Bei einer weiteren Einrichtung zum Vermeiden von Spiel ist die Zahnstange beidseitig in elastischen Lagern angeordnet, wobei die Lage der Zahnstange zum Ritzel so gewählt ist, daß die elastische Lagerung unter Vorspannung steht. In gleicher Weise kann die Zahnstange starr gelagert und die Ritzelwelle unter elastischer Vorspannung gelagert werden. Es ist weiterhin bereits Gegenstand eines Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Ford-Werke Aktiengesellschaft,

Köln, Henry-Ford-Straße

Als Erfinder benannt:

John R. Elwell, Dearborn, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. Juni 1960 (35 805,
35 806)

älteren Patents, das auftretende Spiel durch Erhöhung der Vorspannung zwischen den beiden verzahnten Elementen auf mechanischem Wege zu vermeiden. Unterhalb des verzahnten Teiles einer Zahnstange sind zu diesem Zweck Schlitze angeordnet, die über keilförmige Mittel ein Hochwölben des abgenutzten verzahnten Bereiches der Zahnstange ermöglichen.
Die vorgenannten Einrichtungen weisen zum großen Teil den Nachteil auf, daß die Nachstellung je nach Abnutzung von Zeit zu Zeit erfolgen muß. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß z.B. bei nachstellbar gelagertem Ritzel die Nachstellung entsprechend dem am meisten benutzten und daher abgenutzten mittleren Teil der Zahnstange entsprechen muß. Dadurch ergibt sich, daß diese Lenkgetriebe besonders bei engen Kurvenfahrten oder großen Einschlägen zum Klemmen neigen und sich schwer bedienen lassen. Diese verstärkte Verspannung der Getriebeteile bei Kurvenfahrten ruft wiederum stärkere Abnutzung beider Teile hervor, so daß die Nachstellung in immer kürzeren Abständen erfolgen muß.
Bei den Nachstelleinrichtungen auf Grund mechanischer Verspannung der verzahnten Teile tritt ebenfalls der Nachteil der in Abständen vorzunehmenden Nachstellung bzw. Wartung des Lenkgetriebes auf.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die erwähnten Nachteile der genannten Lenkgetriebe, insbesondere deren Wartungs- und Nachstellarbeiten zu vermeiden. Als

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Lösung der gestellten Aufgabe ist das Lenkgetriebe 1° bis 1° 30' betragen, wahrend das Sonnenrad, das

der eingangs genannten Gattung derart ausgebildet, Ringrad und die übrigen Planetenräder geradever-

daß zumindest ein verzahntes Kraftübertragungs- zahnt sind.

glied aus einem elastisch verformbaren Werkstoff Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine besteht und unter solcher Vorspannung eingebaut 5 weitere Ausführungsform des Planetengetriebes vorist, daß in der Verzahnung auftretende Abnutzung geschlagen, in der ein Planetenrad vorgesehen ist, auf Grund der dem Werkstoff innewohnenden das insbesondere in Richtung seines Durchmessers großen Elastizität selbsttätig ausgeglichen wird. verformbar ist und dessen Teilkreis größer ist· als Dieses verzahnte Kraftübertragungsglied, wie an der Abstand zwischen Ringrad- und Sonnenradteilsich bekannt aus elastisch verformbaren Werkstoff, 10 kreis. Beim Einbau muß das elastisch verformbare kann vorzugsweise aus Kunststoff, wie Polyamid Planetenrad also zusammengedrückt werden und oder Nylon, bestehen. steht dann unter einer gewissen Spannung, die dazu

In besonderer Ausgestaltung des Zahnstangen- führt, daß zwischen den kämmenden Zähnen kein

Ritzelgetriebes kann ein unter Federdruck stehen- Spiel entsteht.

der, vorzugsweise aus nichtmetallischem Werkstoff 15 In einer weiteren Ausführungsform des erfin-

bestehender Einsatz in der Zahnstange angeordnet dungsgemäßen Planetengetriebes weist ein elastisch

werden, der mit dem Ritzel im Eingriff steht. Dabei verformbares Planetenrad, wie an sich bekannt, zwei

kann der Einsatz so ausgebildet und in der Zahn- Zahnreihen auf, die in axialer Richtung gesehen von-

stange angeordnet sein, daß er in Richtung zum und einander getrennt und in Umfangrichtung gesehen

vom Ritzel elastisch aus- bzw. einfedern kann. Die ₂o zueinander versetzt sind.

Aussparung für den Einsatz ist vorzugsweise in Rieh- Gemäß der Erfindung ist somit ein Lenkgetriebe

rung der Längsachse der Zahnstange angeordnet. geschaffen worden, bei dem ein verzahntes Kraft-

Da insbesondere der mittlere Teil des Einsatzes ela- übertragungselement aus einem Werkstoff mit hoher

tisch aus- und einfedern können muß, sind nur die Elastizität besteht und so angeordnet ist, daß jede

Enden des Einsatzes mit der Zahnstange fest verbun- 25 auftretende Abnutzung der miteinander im Eingriff

den. Der Werkstoff des Einsatzes soll einen wesent- stehenden verzahnten Elemente sofort durch das

lieh geringeren Elastizitätsmodul als das Material der Nachfedern des elastisch verformbaren Werkstoffs

Zahnstange und des Ritzels aufweisen. ausgeglichen wird. Ein Lenkgetriebe entsprechend

Der Mittelteil des Einsatzes kann mit Zähnen ver- der vorliegenden Erfindung benötigt daher keinerlei sehen sein, die mit dem Ritzel des Getriebes im Ein- 30 Nachstellung und arbeitet über die gesamte Lebensgriff stehen. Der Mittelteil liegt zweckmäßigerweise dauer des Getriebes absolut spielfrei,
in der Aussparung der Zahnstange nicht an, sondern Die Erfindung ist an Hand mehrerer in der Zeichbildet einen Zwischenraum zwischen der Ausspa- nung dargestellter Ausführungsbeispiele nachstehend rung und dem Einsatz, in dem ein Federelement an- näher erläutert. Es zeigt

geordnet ist, daß den Mittelteil des Einsatzes nach 35 Fig. 1 die axonometrische Gesamtansicht einer

außen in Richtung zum Ritzel drückt. Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug,

Die Zähne des Einsatzes können im wesentlichen F i g. 2 teilweise geschnitten in einer gegenüber

die gleiche Form haben wie die Zähne der Zahn- Fig. 1 vergrößerten Darstellung einen Teil der

stange, sie können diese, wenn das Ritzel nicht mit Lenkeinrichtung nach F i g. 1,

dem Einsatz im Eingriff steht, überragen. Es kann 40 Fig. 3 in einer gegenüber Fig. 2 vergrößerten

jedoch auch vorgesehen sein, daß die Zähne des Ein- Darstellung den Schnitt entsprechend der Linie

satzes etwas größer sind als die Zahne der Zahn- III-III der Fig. 2,

stange. Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 2, teilweise ent-

Da im heutigen Automobilbau geringe Lenkrad- sprechend der Linie IV-IV geschnitten,
kräfte gefordert werden, ist es oftmals notwendig, 45 F i g. 5 die Seitenansicht eines Teils der Spurzwischen dem eigentlichen Lenkgetriebe und dem stange ohne elastischen Einsatz,
Lenkrad ein Übersetzungsgetriebe einzubauen. Ein F i g. 6 einen Teil der Spurstange entsprechend solches Übersetzungsgetriebe kann in vorteilhafter Fig. 5 mit elastischem Einsatz,
Weise ein Planetenradgetriebe sein. Um nun die er- F i g. 7 einen Teil der Spurstange entsprechend findungsgemäße Aufgabe vollständig zu erfüllen, 50 F i g. 6 in einer um 90° gedrehten Ansicht und teilmüssen auch beim Übersetzungsgetriebe Vorkehrun- weise geschnitten,

gen getroffen werden, um auftretendes Spiel zu ver- F i g. 8 einen Schnitt entsprechend der Linie

meiden. VHI-VIII der F i g. 7,

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen,mindestens Fig. 9 in vergrößerter Darstellung die Seitenan-

eines der Planetenräder aus einem Werkstoff mit 55 sieht der Zähne, der Zahnstange und des elastischen

geringerem Elastizitätsmodul in Verbindung mit Einsatzes,

einem Sonnen-und Ringrad aus einem Werkstoff mit Fig. 10, 13 und 15 in einem vergrößten Aushöherem Elastizitätsmodul zu verwenden. Das ela- schnitt aus Fig. 3 jeweils ein Ausführungsbeispiel stisch deformierbare Planetenrad muß hierbei in des Lenkgetriebes,

einem Preßsitz zwischen Sonnen- und Ringrad ein- 60 Fig. 11 und 12 in Seitenansicht zwei verschiedene

gebaut werden. Planetenräder, wie sie im Ausführungsbeispiel ge-

Eine weitere Möglichkeit, um Spiel im Planetenge- maß F i g. 10 verwendet werden,

triebe zu vermeiden, besteht darin, ein elastisch ver- Fig. 14 und 16 je ein Ausführungsbeispiel eines

formbares Planetenrad in an sich bekannter Weise Planetenrades, wie sie in den Anordnungen gemäß mit einem anderen Schrägungswinkel zu versehen 65 Fig. 13 bzw. 15 benutzt werden,

als das Sonnenrad, das Ringrad und die übrigen Im Lenkgetriebe wird vorzugsweise an zwei Stel-

Planetenräder. Vorzugsweise kann der Schrägungs- len das Entstehen eines Spiels verhindert, einmal

winkel des elastisch deformierbaren Planetenrades an der Stelle, an der die rotierende Bewegung des

Lenkritzels auf die linear bewegliche Zahnstange übertragen wird, und zuta anderen an 4er Stelle, an der die Lenkspindel über ein Planetengetriebe dem Ritzelkörper das Lenkdsrehmoineot mitteilt.

Zunächst soll die Verhinderung des Spiels zwischen Ritzel und Zahnstange beschrieben werden.

Ein in Fig» 1 dargestellter Lenkmechanismus 10 ist in ein Kraftfahrzeug 12 eingebaut, das in F i g. 1 aufgeschnitten dargestellt ist. Der Lenkmechanismus 10 enthält eine Spurstange 14, die gleitend gelagert in einem Gehäuse 16 angeordnet ist. Zur Lagerung dienen Lagerschalen 18, die in der Nähe der jewel' ligen Enden der Spurstange angeordnet sind* Die Spurstange 14 umfaßt einen Zahnstangenteil 22. Dieser Zahnstangenteil ist, wie aus Fig* I hervorgeht, im Bereich des linken Endes der Spurstange angeordnet. Die Zahnstange 22 steht im Eingriff mit einem Ritzel 24, das in einem Gehäuse 26 untergebracht ist. Ein Sicherungsring 20 sorgt dafür, daß die Spurstange in ihren Bewegungen begrenzt Wird»

Das Getriebegehäuse 26 umfaßt ein Untersetzungsgetriebe!, das als Planetengetriebe 28 ausgebildet ist. Es umfaßt eine Rädergruppe, bestehend aus einem Satz Planetenräder Und einem Sonnenrad 30, das entweder mit einer Antriebswelle 32 einen gemeinsamen Teil bildet oder von der Anntriebswelle 32 angetrieben wird. Die Welle 32 ist über ein Lager 120 im Planetenradträger 90 gelagert, der sich wiederum über ein Lager 108 gegen das Gehäuse 26 abstützt. Das Gehäuse 26 ist durch einen Deckel 100 mit einer Sicherung 102 und durch einen Deckel 116 an den Enden abgeschlossen.

Das Getriebegehäuse 26 umfaßt einen Teil 34, der das Gehäuse für die Spurstange aufnimmt. Der Teil 34 ist an einem Querträger 36 des Fahrzeugrahmens mittels Schraubenbolzen 38 befestigt.

Das Spurstangengehäuse 16 ist mit Befestigungsschellen 40 am Querträger befestigt.

Die Antriebswelle 32 des Planetengetriebes 28 kann mit einem Lenkrad 42 auf jede Art verbunden werden. Vorzugsweise sind im vorliegenden Fall eine Lenkspindel 44 und eine flexible Welle 45 vorgesehen. Die flexible Welle kann mit der Lenkspindel und mit der Antriebswelle 32 für das Getriebe durch Eindrücken, Einpressen oder Einklemmen verbuü" den sein. Die Lenkradwelle 44 wird zweckmäßigerweise in einer Lenksäule 46, die rohrförmig ist, angeordnet. Das Rohr 46 kann seinerseits mit passenden Mitteln in üblicher Anordnung mit dem Fahrzeug verbunden sein. Die Spurstange 14 weist an ihren Enden Gewindebohfüngen 48 auf, von denen eine in F i g. 2 dargestellt ist. Kugelgelenke können an den Enden der Spurstange angebracht sein und die Verbindung zu den Spurstangenendstücken 50 und 52 herstellen. Vorzügsweise wird das Gehäuse oder die Schale der Kugelgelenke mit den Enden der Spurstange verbunden, während die Kugelteile mit den Spurstangenendstücken verbunden sind. Die Einzelheiten der Kugelgelenkverbindungen sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Es sollen Kugfeigelenke üblicher Art verwendet werden. Die Kugelgelenke selbst sind von einer flexiblen Schutzhülle 54 und 56 umgeben. Das Spurstangenendstück 50 ist mit dem Spurstangenhebel 58 gelenkig verbunden. Der Spurstangenhebel 58 ist seinerseits fest mit dem Achsschenkel 60 verbünden. Der Achsschenkel 60 enthält einen Zapfen 62 für die Aufnahme des lenkbaren Kraftfahrzeugrades 64. In gleicher Weise ist das lenkbare Rad 66 mit dem Spürstangenendstück 52 verbunden.

Zwischen der Zahnstange 22 und dem Ritzel 24 ist ein elastisch verformbares Kraftüberträgungsglied vorgesehen. Dieses Glied ist in den F i g. 4 bis 9 im einzelnen dargestellt Fig. 4 zeigt die Zahnstange22, die sich gleitend innerhalb der Ausbuchtung 134 des Gehäuses 26 bewegen kann und dabei im Eingriff mit dem Ritzel 24 steht.

ίο Fig.5 gibt die Seitenansicht der Spurstange 14, insbesondere des als Zahnstange 22 ausgebildeten Teils, wieder. Die Zahnstange 22 hat eine in Längsrichtung verlaufende Aussparung 140, die im zentralen Teil der Zahnstange angebracht ist. In dieser Aussparung ist ein Einsatz 142 vorgesehen; der vorzugsweise aus einem Werkstoff besteht, der im Vergleich zn dem Werkstoff von Zahnstange und Ritzel elastisch verformbar ist. Der Einsatz kann vorzugsweise auch aus einem nichtmetallischen Werkstoff, beispielsweise aus einem Polyamid, vorzugsweise Nylon oder einem ähnlichen Kunststoff, bestehen. Die Zahnstange selbst und auch das Ritzel können üblicherweise aus Stahl hergestellt werden. Der Elastizitätsmodul des Einsatzes soll also in jedem Fall geringer sein als der Elastizitätsmodul des Werkstoffes, aus dem Ritzel und Zahnstange hergestellt sind» Der Einsatz 142 weist Zähne auf, die im wesentlichen die gleiche Größe und Form der Zähne der Zahnstange 22 haben. Die Zähne 146 der Zahnstange sind in Fig·. 9 gestrichelt dargestellt. Der mittlere Teil des Einsatzes hat einen kleineren Querschnitt als die Enden, wie aus F i g. 7 hervorgeht. Die Enden des Einsatzes werden innerhalb der Zahnstange durch kleine Stifte 150 und 152 gehalten·. Sie können beispielsweise durch den Einsatz hindurchgetrieben werden» Nachdem die Stifte 150 und 152 in Zahnstange und Einsatz eingetrieben worden sind, soll der Einsatz im Bereich seiner Enden fest an der Zahnstange anliegen, es soll kein Spiel vorhanden sein. Der mittlere Teil des Einsatzes 142 und die benachbarten Teile der Zahnstange sollen jedoch einen freien Raum 154 bilden.

In diesem freien Raum ist eine kleine Blattfeder 156 angebracht. Sie bewirkt, daß der mittlere Teil des Einsatzes nach außen in Richtung des Ritzels gedrückt wird. Die Ausbiegung braucht nur einige Hündertstelmillimeter zu betragen, Mit änderen Worten, die Zähne des Einsatzes sollen, wie aus Fig. 9 ersichtlich, um den genannten Betrag die Zähne der Zahnstange überragen. Dort sind die Zähne 144 des elastischen Einsatzes 142 in ausgezogenen Linien und die Zähne 146 der Zahnstange 22 gestrichelt dargestellt. Dadurch, daß die Zähne des Einsatzes elastisch am Ritzel anliegen, Wird ein Spiel zwischen Zahnstange und Ritzel 24 vermieden. Um ein Höchstmaß an Spielfreiheit zu erzielen, kann außerdem vorgesehen Werden, daß die Zähne des Einsatzes 142 größer ausgeführt werden als die Zähne der Zahnstange.

Die geschilderten Maßnahmen dienen dazu, daß der unter Federdrück stehende Einsatz einen leichten Drück auf das Ritzel ausübt und damit eine feste Wirkverbindung zwischen Ritzel und Zahnstange schafft.

Die Spielfreiheit zwischen Zahnstange und Ritzel hat zur Folge, daß auch am Lenkrad selbst kein Spiel mehr auftritt. Dies gilt mit seinen gesamten vorteilhaften Wirkungen besonders dann, wenn der

Fahrer bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit lediglich Korrektursteuerungen vornimmt. Außerdem werden in vorteilhafter Weise Stöße und Schwingungen, die von der Fahrbahn auf die lenkbaren Räder übertragen werden, vom Lenkrad ferngehalten.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt:

Beim Betätigen des Lenkrades 42 werden die Spindel 44 und die flexible Welle 45 gedreht. Die Antriebswelle 32 des Lenkgetriebes ist mit der flexiblen Welle 45 verbunden^ wodurch das Sonnenrad 30 ebenfalls gedreht wird. Die Drehung am Lenkrad wird untersetzt durch das Planetenradgetriebe 28. Über die Planetenräder wird das Ritzel 24 angetrieben. Mit Hilfe der Zahnstange wird die Drehbewegung in eine lineare Bewegung geändert. Die lineare Bewegung wird auf die lenkbaren Kraftfahrzeugräder 64 und 66 mittels Spurstange, Spurstangenendstück, Spurstangenhebel und Achsschenkel übertragen.

Wenn die Fahrzeugräder 64 und 66 in Geradeausstellung stehen oder wenn sie nur leicht nach links oder rechts verschwenkt sind, dann stehen das Ritzel 24 und der Einsatz 142 in Wirkverbindung miteinander. In einer solchen Stellung ist das Spiel zwischen Zahnrad und Ritzel völlig aufgehoben. Bei dieser Stellung hat der Fahrer des Kraftfahrzeuges ein genaueres Gefühl für die Lenkausschläge. Werden die Ausschläge am Lenkrad größer, dann steht das Ritzel nicht mehr im Eingriff mit dem Einsatz, und der vom Einsatz auf das Ritzel ausgeübte Druck fällt fort. Die am Lenkrad aufzuwendende Verstellkraft ist also im Bereich der Geradeauslenkung größer als bei größeren Ausschlägen des Lenkrades. Umgekehrt wird, wenn die lenkbaren Kraftfahrzeugräder z. B. bei Fahrbahnunebenheiten auf das Lenkgetriebe wirken, eine größere Verstellkraft von der Fahrbahn her auf die Fahrzeugräder nötig sein, um die Räder aus ihrer Lenkrichtung zu bringen. Dies ist von besonderem Vorteil bei Geradeausfahrt und hoher Geschwindigkeit.

Die Bewegungen der Spurstange werden auf einer Seite durch den Anschlag 20 begrenzt, auf der anderen Seite durch das Gehäuse des Kugelgelenks, das beim extremen Lenkausschlag am Gehäuse 26 anliegt.

Die Einrichtung zum Verhindern eines Spiels zwischen Ritzel und Zahnstange kann entsprechend dem jeweiligen Verwendungsgebiet abgeändert und auch in ein Kraftfahrzeug ohne ein Planetengetriebe, wie in F i g. 3 gezeigt, eingebaut werden.

Das Planetengetriebe 28 enthält ein Planetenrad 130, das auf einem Zapfen 132 drehbar gelagert ist. Dieser Zapfen ist am Planetenradträger 90 befestigt. Das Planetenrad 130 ist so ausgebildet und angeordnet, daß es stets fest und spiellos mit dem Ringrad 70 und dem Sonnenrad 30 im Eingriff steht. Vorzugsweise ist dieses Rad aus einem nichtmetallischen Werkstoff, der elastisch verformbar ist, hergestellt. Das Planetenrad 130 hat also einen wesentlich kleineren Ε-Modul als der Werkstoff der übrigen Räder des Planetengetriebes. Beispielsweise kann das Planetenrad 130 aus einem Kunststoff der Polyamidgruppe bestehen, während die übrigen Räder aus Stahl hergestellt sind. Das Ringrad 70 ist durch Hülsen 78 gegen Drehen gesichert.

Eine bevorzugte Ausführung zum Vermindern des Spiels zwischen den Zahnrädern ist in den F i g. 3, 10, 11 und 12 gezeigt. Das vorzugsweise aus Nylon hergestellte Planetenrad 130 (Fig. 11) hat einen anderen Schrägungswinkel in der Verzahnung als das Sonnenrad 30, das Ringrad 70 und die übrigen auf Zapfen 92, 94 bzw. 96 gelagerten Planetenzahnräder 72 (s. Fig. 12), 74 und 76. Das Sonnenrad30, das Ringrad 70 sowie die Planetenräder 72, 74 und 76 sind geradeverzahnt, während das aus einem nichtmetallischen Werkstoff hergestellte Planetenzahnrad

ίο 130 eine Schrägverzahnung mit einem geringen Schrägungswinkel aufweist, der beispielsweise 1° bis l°30' beträgt. Die Schrägverzahnung des Zahnrades 130 ist in Seitenansicht in Fig. 11 angedeutet.

Eine weitere Ausführungsform ist in den F i g. 13 und 14 dargestellt. Bei diesem Beispiel wird von einem Planetenrad 140' ausgegangen, das aus demselben Werkstoff bestehen kann, wie im vorstehenden Ausfuhrungsbeispiel das Planetenrad 130. Das Planetenrad 140' weist eine Nabe 142 auf, die durch eine ringförmige Aussparung 144' von den Zähnen getrennt ist. Das Zahnrad 140' kann mit gerader Verzahnung ausgeführt werden. Sein Teilkreis ist jedoch größer als der Abstand zwischen dem Teilkreis des Ringrades 70 und dem Teilkreis des Sonnenrades 30. Der Teil des Zahnrades 140', der die Zahne trägt, wird nach innen in den ringförmigen Raum 144' eingedrückt werden, wenn die Zähne des elastischen Zahnrades 140' mit den Zähnen des Sonnen- und Ringrades kämmen.

Eine weitere Ausführungsform ist den Fig. 15 und 16 zu entnehmen. Das in diesen Figuren dargestellte Planetenrad 150' besteht ebenfalls aus einem elastischen Werkstoff. Dieses Rad besitzt zwei in axialer Richtung voneinander getrennte Zahnreihen 152' und 154', die in Umfangrichtung gesehen zueinander versetzt, angeordnet sind. Die beiden Zahnreihen werden durch den Nabenteil 156' zusammengehalten.
Die Ausführungsbeispiele, die in den Fig. 13 bis 16 dargestellt sind, werden also zusammen mit den Planetenradsätzen gemäß Fig. 3 verwendet. An die Stelle des in Fig. 3 dargestellten Planetenrades 130 treten jeweils die Planetenräder 140' bzw. 150'.

Das in den-Fig.JJ, 10 und 11 dargestellte Ausführungsbeispiel beseitigt das Spiel dadurch, daß die Zähne des Planetenrades 130 in die Zähne des Sonnenrades und des Ringrades eingepreßt werden. Bei geringer Belastung des Getriebes übernimmt das elastische Planetenrad 130 die Übertragung des Drehmoments. Wird die Belastung größer, dann werden die Planetenräder 72, 74 und 76 zur Übertragung herangezogen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 15 und 16 arbeitet in ähnlicher Weise wie das Ausführungsbeispiel entsprechend den Fig. 3 und 10 bis 12. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 13 und 14 wird das Entstehen eines Spiels dadurch verhindert, daß das elastische Planetenrad im Raum zwischen Ring- und Sonnenrad zusammengedrückt wird. In allen Ausführungsbeispielen wird das Eintreten eines Spiels also letztlich dadurch verhindert, daß das Planetenrad 130 bzw. 140' oder 150' zwischen den Zähnen des Sonnenrades und denen des Ringrades zumindest teilweise in einen festen Preßsitz gebracht wird.

Wie bereits ausgeführt, kann das Planetengetriebe in der Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges angewendet werden. Durch eine solche Anwendung wird

das Spiel am Lenkrad verhindert, und die von der Fahrbahn herrührenden Stöße und Schwingungen werden nur in stark vermindertem Maße auf dieses übertragen.

Bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit sind nur geringe Lenkradausschläge erforderlich, der Aufwand, um die Kraftfahrzeugräder 64 und 66 zu verdrehen, ist sehr gering. Die Planetenräder 130 und 140' oder 150' dienen dann allein zur Übertragung des Drehmoments vom Lenkrad auf das Ritzel 24 und von dort auf die Zahnstange 22. Wenn der Kraftaufwand am Lenkrad größer wird, verformt sich das Planetenrad 130 bzw. 140' oder 150' so weit, daß die anderen Planetenräder 72, 74 und 76 das Drehmoment übernehmen und an das Ritzel-Zahnrad-Getriebe weitergeben. Hierdurch und durch die weiter oben geschilderten günstigen Wirkungen des Zahnstangeneinsatzes wird eine große Lenkgenauigkeit bei Geradeausfahrt oder leichten Steuereinschlägen erreicht.

Claims (9)

Patentansprüche: 20

1. Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit verzahnten Kraftübertragungsgliedern, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein verzahntes Kraftübertragungsglied (130 bzw. 142) aus einem elastisch verformbaren Werkstoff besteht und unter solcher Vorspannung eingebaut ist, daß in der Verzahnung auftretende Abnutzung auf Grund der dem Werkstoff innewohnenden großen Elastizität selbsttätig ausgeglichen wird.

2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1 mit einem als Übersetzungsgetriebe vorgeschalteten PIanetenradgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Planetenräder (130) aus elastisch verformbarem Werkstoff besteht.

3. Lenkgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung des elastisch verformbaren Planetenrades (130) in an sich bekannter Weise einen anderen Schrägungswinkel aufweist als die des Sonnenrades (30), des Ringrades (70) und der übrigen Planetenräder (70, 74 und 76).

4. Lenkgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung des elastisch verformbaren Planetenrades (130) einen Schrägungswinkel von 1° bis l°30' aufweist und daß das Sonnenrad (30), das Ringrad (70) und die übrigen Planetenräder (70, 74, 76) geradeverzahnt sind.

5. Lenkgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Planetenrad

(140) insbesondere in Richtung seines Durchmessers verformbar ist und daß es im Vergleich zum Abstand zwischen Ringrad- und Sonnenradteilkreis einen größeren Teilkreis aufweist.

6. Lenkgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückig ausgeführte, elastisch verformbare Planetenrad (150') in bekannter Weise zwei Zahnreihen (152' und 154') aufweist, die in axialer Richtung gesehen getrennt und in Umfangsrichtung gesehen zueinander versetzt angeordnet sind.

7. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Element ein verzahnter Einsatz (142) ist, der an sich bekannt ist und bei einem bekannten Zahnstangen-Ritzel-Getriebe in einer Aussparung (140) in Richtung der Längsachse der Zahnstange (22) angeordnet und mit seinen Enden mit derselben verbunden und daß sein mit einer Verzahnung (144) versehener und mit dem Ritzel (24) in Verbindung stehender mittlerer Bereich durch ein in dem Zwischenraum (154) zwischen der gewölbten Rückseite des Einsatzes (142) und der Aussparung angeordnetes Federelement (156) gegen das Ritzel gedrückt wird.

8. Lenkgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (144) des Einsatzes (142) etwas größer sind als die Zähne (146) der Zahnstange (22) und daß die Zähne des Einsatzes, wenn diese nicht mit dem Ritzel im Eingriff stehen, die Zähne der Zahnstange überragen.

9. Lenkgetriebe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare verzahnte Element in an sich bekannter Weise aus Kunststoff besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 427 881, 720 040;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 004 879,

011 241;

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 746 369;

Patentschrift Nr. 7838 des Amtes für Erfindungsund Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands;

österreichische Patentschrift Nr. 209 207;

französische Patentschrift Nr. 813 122;

USA.-Patentschriften Nr. 1 015 870, 1 351 937,

845 809.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 087 020.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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